WO2022185796A1 - 変位センサ - Google Patents

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WO2022185796A1
WO2022185796A1 PCT/JP2022/002844 JP2022002844W WO2022185796A1 WO 2022185796 A1 WO2022185796 A1 WO 2022185796A1 JP 2022002844 W JP2022002844 W JP 2022002844W WO 2022185796 A1 WO2022185796 A1 WO 2022185796A1
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WO
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light
received
amount
level
adjustment value
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/002844
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真人 佐野
真司 大野
涼子 中村
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to CN202280015416.3A priority Critical patent/CN116868025A/zh
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques

Definitions

  • the present disclosure relates to displacement sensors.
  • displacement sensors that measure the displacement, surface shape, etc. of an object to be measured using the principle of triangulation are known (see Patent Document 1, for example).
  • This type of displacement sensor irradiates an object with light from a light projecting part, receives the reflected light from the object with a light receiving part such as an image sensor, and outputs a measurement value signal obtained from the received light signal. Then, the displacement and surface shape of the object are measured.
  • a displacement sensor includes a light projecting unit including a light projecting element that projects light onto an object to be detected, a light projecting control circuit that controls the light projecting element, and a light reflected from the object to be detected.
  • An image sensor that receives light, a light reception control circuit that controls the image sensor, a light receiving unit that outputs an image signal corresponding to the reflected light received by the image sensor, and based on the light reception level of the image signal, a control unit that performs feedback control for adjusting an operation amount including at least one of the amount of light projected by the light projecting element and the amount of light received by the image sensor; and a storage unit that stores an adjustment value for the operation amount,
  • the controller performs the feedback control when the received light level is within the first range, and the received light level is equal to or higher than a first level larger than the first range, or equal to or lower than a second level smaller than the first range. When , the operation amount is adjusted by the adjustment value stored in the storage unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the electrical configuration of the displacement sensor.
  • FIG. 2 is a flow chart of feedback control of the amount of light emitted and received.
  • FIG. 3 is a flowchart of tuning processing for the amount of light emitted and received.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the displacement sensor.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation of the displacement sensor.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing processing of the displacement sensor.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing processing of the displacement sensor.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing processing of the displacement sensor.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing processing of the displacement sensor.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing processing of the displacement sensor.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing processing of the displacement sensor.
  • a displacement sensor 10 shown in FIG. 1 projects detection light L1 onto an object W to be detected, and detects the displacement, shape, and the like of the object W to be detected.
  • the displacement sensor 10 has a light projecting section 11 , a light receiving section 12 , a control section 13 , a storage section 14 and an input/output section 15 .
  • the light projection unit 11 includes a light projection element 11a and a light projection control circuit 11b.
  • the light receiving section 12 includes an image sensor 12a and a light receiving control circuit 12b.
  • the light projecting element 11a projects the detection light L1 toward the object W to be detected.
  • Light projecting element 11a is, for example, a laser diode.
  • the light projection control circuit 11b controls the light projecting element 11a.
  • the detection light L1 projected from the light projecting element 11a is reflected by the object W to be detected.
  • the reflected light L ⁇ b>2 is incident on the image sensor 12 a of the light receiving section 12 .
  • the image sensor 12a has a plurality of light receiving cells 12s.
  • the image sensor 12a of this embodiment is a CMOS image sensor.
  • an element having a plurality of light receiving cells 12s such as a CCD image sensor and a PSD can be used.
  • the image sensor 12a converts the reflected light L2 received by each light receiving cell 12s into an electrical signal having a voltage level corresponding to the amount of received reflected light L2, and outputs the electrical signal.
  • the light receiving control circuit 12b controls the image sensor 12a.
  • the light reception control circuit 12b generates an electric signal output from the image sensor 12a, that is, an image signal S12 corresponding to the amount of reflected light L2 received by the image sensor 12a.
  • the light receiving section 12 outputs the image signal S12.
  • the image signal S12 includes the light reception level in each light receiving cell 12s of the image sensor 12a.
  • the received light level is a value proportional to the amount of received light in each light receiving cell 12s. That is, the image signal S12 is a time-series signal (light receiving waveform) corresponding to the light receiving amount distribution on the light receiving surface of the image sensor 12a.
  • the control section 13 Based on the image signal S12 from the light receiving section 12, the control section 13 detects the light receiving center position of the reflected light L2 on the image sensor 12a. Then, the control unit 13 measures the amount of displacement of the object W from the light receiving center position.
  • the displacement sensor 10 has a light projecting lens 21 and a light receiving lens 22.
  • the detection light L1 projected from the light projecting element 11a passes through the light projecting lens 21 and is applied to the object W to be detected.
  • the reflected light L2 reflected by the object W to be detected passes through the light receiving lens 22 and enters the image sensor 12a.
  • the image sensor 12a has a plurality of light receiving cells 12s.
  • the control unit 13 detects the light receiving center position O1 of the reflected light L2 from the object W indicated by the solid line. For example, the control unit 13 detects the position of the light-receiving cell 12s having the maximum light-receiving level (light-receiving amount) in the image signal S12 as the light-receiving central position O1. Further, in the image signal S12, when the amount of light received by the plurality of light receiving cells 12s is the saturation value, the control unit 13 detects the positions of the plurality of light receiving cells 12s having the saturation value as the light receiving center position O1.
  • the reflected light L2 from the object to be detected W is incident on the image sensor 12a at a position different from that of the reflected light L2 indicated by the solid line. That is, the light receiving center position O2 changes according to the distance from the displacement sensor 10 to the surface of the object W to be detected.
  • the control unit 13 detects the light receiving center position O2 of the reflected light L2. The difference between these light receiving center positions O1 and O2 corresponds to the amount of displacement of the object W to be detected.
  • the input/output unit 15 is configured to be able to communicate with an external device connected to the displacement sensor 10. Communication may be wired or wireless.
  • the input/output unit 15 transmits, for example, the detection result of the control unit 13 to an external device.
  • the input/output unit 15 also receives control signals, set values, and the like for the displacement sensor 10 .
  • the storage unit 14 stores various information when the control unit 13 performs various processing operations.
  • Information stored in the storage unit 14 includes set values and changed values in the displacement sensor 10 .
  • the set value and change value are values for adjusting the amount of light projected by the light projecting element 11a and the amount of light received by the image sensor 12a.
  • Values for adjusting the light projection amount include, for example, the light projection time for driving the light projecting element 11a, the drive voltage supplied to the light projecting element 11a, and the like.
  • Values for adjusting the amount of received light include, for example, the exposure time in the light receiving section 12, the amplification factor for amplifying the signal output from the light receiving section 12, and the like.
  • the set values and changed values include initial values, values received from an external device, values set by teaching processing, and the like.
  • the control unit 13 Based on the image signal S12 from the image sensor 12a, the control unit 13 performs a light emission/reception amount feedback control for adjusting the light emission amount (light emission time) of the light projecting element 11a and the light reception amount (exposure time) of the image sensor 12a. have a function.
  • the amount of reflected light L2 received by the image sensor 12a changes according to the state of reflection on the surface of the object W to be detected.
  • the control unit 13 detects the light receiving center position where the reflected light L2 is received by the image sensor 12a. When the amount of light received by the image sensor 12a is large or small, an error may occur in the position of the center of the detected light reception. Therefore, the control unit 13 adjusts the amount of light emitted and received so that the amount of light received is within the optimum value range (reference range).
  • the amount of light projection can be adjusted by adjusting the light projection time during which the detection light L1 is emitted from the light projecting element 11a.
  • the light projection control circuit 11b intermittently drives the light projection element 11a to pulse the detection light L1. The longer the detection light L1 is emitted, the greater the amount of projected light.
  • the control unit 13 sets the light projection time for the light projection control circuit 11b.
  • the amount of received light can be adjusted by adjusting the exposure time during which the image sensor 12a makes the reflected light L2 incident.
  • the light reception control circuit 12b controls the image sensor 12a so that the image sensor 12a is intermittently exposed.
  • the exposure time is lengthened, the time during which the reflected light L2 is incident on the image sensor 12a is lengthened, that is, the amount of light received is increased.
  • the control unit 13 sets the exposure time for the light receiving control circuit 12b.
  • the control unit 13 has a function of executing tuning processing.
  • the tuning process is, for example, a process of storing adjustment values for the object W2 shown in FIG.
  • the object to be detected W2 has a plurality of portions with different reflectances, and the reflectances are non-uniform.
  • the object to be detected W2 has a portion WA made of a high reflectance material (for example, metal such as aluminum) and a portion WB made of a low reflectance material (for example, black resin).
  • the light reception level may be too small in the first measurement after the measurement portion is changed from the high reflectance portion WA to the low reflectance portion WB.
  • the control unit 13 stores in the storage unit 14, as a first adjustment value, a value set so that the amount of light received by the image sensor 12a approaches the optimum value range. Therefore, when the received light level becomes excessive, the operation amount, that is, at least one of the amount of light emitted and the amount of received light is adjusted with the first adjustment value stored in the storage unit 14, thereby shortening the time required for adjusting the amount of received light. can.
  • the control unit 13 stores in the storage unit 14, as a second adjustment value, a value set so that the amount of light received by the image sensor 12a approaches the optimum value range. Therefore, when the received light level becomes too small, the operation amount, that is, at least one of the amount of light emitted and the amount of received light is adjusted with the second adjustment value stored in the storage unit 14, thereby shortening the time required for adjusting the amount of received light. can.
  • FIG. 3 shows tuning processing of the amount of light emitted and received.
  • the first work is set.
  • the first work is a high reflectance work.
  • the part WA of the object to be detected W2 shown in FIG. 5 is set as the first workpiece.
  • step 52 the controller 13 performs feedback control on the first received light amount of the workpiece.
  • step 53 the controller 13 determines whether or not the amount of received light is the optimum value based on the received light level. That is, the control unit 13 determines whether or not the amount of received light adjusted by the feedback control in step 52 is the optimum value. If the received light amount is the optimum value (determination: YES), the process proceeds to step 54 .
  • control unit 13 stores the light reception level corresponding to the adjusted light reception amount as an adjustment value (first adjustment value) for the first workpiece.
  • control unit 13 stores the first adjustment value in storage unit 14 of FIG.
  • step 55 set the second work.
  • the second work is a low reflectance work.
  • the part WB of the object to be detected W2 shown in FIG. 5 is set as the second work.
  • step 56 the controller 13 performs feedback control on the second workpiece light receiving amount.
  • step 57 the controller 13 determines whether or not the amount of received light is the optimum value based on the level of received light. That is, the control unit 13 determines whether or not the amount of received light adjusted by the feedback control in step 56 is the optimum value. If the received light amount is the optimum value (determination: YES), the process proceeds to step 58 .
  • control unit 13 stores the light reception level corresponding to the adjusted light reception amount as an adjustment value (second adjustment value) for the second workpiece.
  • control unit 13 stores the second adjustment value in storage unit 14 of FIG.
  • step 53 determines whether or not the amount of received light can be adjusted. If the amount of received light can be adjusted (determination: YES), the controller 13 proceeds to step 52 and performs feedback control. On the other hand, if the amount of received light cannot be adjusted (determination: NO), the controller 13 proceeds to step 60, executes error processing, and ends the process. For example, in the error termination process, the control unit 13 notifies, via the input/output unit 15 of FIG. It should be noted that in the error termination process, an error may be displayed on a display unit (not shown).
  • step 61 the controller 13 determines whether or not the amount of received light can be adjusted. If the amount of received light can be adjusted (determination: YES), the controller 13 proceeds to step 56 and performs feedback control. On the other hand, if the amount of received light cannot be adjusted (determination: NO), the controller 13 proceeds to step 62, executes error processing, and ends the process. For example, in the error termination process, the control unit 13 notifies, via the input/output unit 15 of FIG. It should be noted that in the error termination process, an error may be displayed on a display unit (not shown).
  • FIG. 2 shows the feedback control of the amount of light emitted and received.
  • the control unit 13 acquires the light reception level.
  • step 32 the control unit 13 determines whether or not the received light amount is within the optimum value range based on the received light level. If the amount of received light is within the optimum value range (determination: YES), the controller 13 proceeds to step 31 . On the other hand, when the received light amount is not within the optimum value range (determination NO), the control unit 13 proceeds to step 33 .
  • the control unit 13 determines whether or not tuning is valid.
  • mode information is stored in the storage unit 14 shown in FIG.
  • Mode information includes information (flags) indicating whether tuning is enabled or disabled.
  • the control unit 13 determines whether or not tuning is valid based on the mode information.
  • the control unit 13 proceeds to step 34 if tuning is valid (determination: YES), and proceeds to step 38 if tuning is not valid (determination: NO).
  • the control unit 13 may determine that tuning is invalid when at least one of the first adjustment value and the second adjustment value is a predetermined value in the storage unit 14 shown in FIG.
  • the predetermined value for example, a value that cannot be set as the first adjustment value and the second adjustment value, such as "0" can be used.
  • the control unit 13 determines whether or not the light reception level is equal to or greater than the predetermined value X1.
  • the predetermined value X1 is the first level above the optimum value range. This first level is the saturation level or a level close to the saturation level. If the received light level is greater than or equal to the predetermined value X1 (determination: YES), the controller 13 proceeds to step 35 .
  • the control unit 13 adjusts the amount of light emitted and received.
  • the control unit 13 uses the set value at saturation, that is, the first adjustment value set using the work with high reflectance.
  • the control unit 13 reads out the first adjustment value from the storage unit 14 shown in FIG.
  • the first adjustment value includes an adjustment value for adjusting at least one of the amount of projected light and the amount of received light as a manipulated variable.
  • the control unit 13 adjusts the amount of light emitted and received using the first adjustment value.
  • step 31 After adjusting the amount of light emitted and received, the controller 13 proceeds to step 31 .
  • step 34 when the received light level is less than the predetermined value X ⁇ b>1 (determination: NO), the control section 13 proceeds to step 36 .
  • the control unit 13 determines whether or not the received light level is equal to or lower than the predetermined value X2.
  • the predetermined value X2 is a second level less than the optimum value range. This second level is a level close to the zero level. If the received light level is equal to or less than the predetermined value X2 (determination: YES), the controller 13 proceeds to step 37 .
  • the control unit 13 adjusts the amount of light emitted and received.
  • the control unit 13 uses the set value without the amount of received light, that is, the second adjustment value set using the low reflectance workpiece.
  • the control unit 13 reads out the second adjustment value from the storage unit 14 shown in FIG.
  • the second adjustment value includes an adjustment value for adjusting at least one of the amount of projected light and the amount of received light as the manipulated variable.
  • the control unit 13 adjusts the amount of light emitted and received using the second adjustment value.
  • step 31 After adjusting the amount of light emitted and received, the controller 13 proceeds to step 31 .
  • step 36 if the received light level is not equal to or lower than the predetermined value X2 (determination: NO), the controller 13 proceeds to step .
  • the control unit 13 determines whether or not the received light level is greater than the optimum value range. If the received light level is greater than the optimum value range (determination: YES), the controller 13 proceeds to step 39 .
  • the control unit 13 reduces the amount of light emitted and received. For example, the control unit 13 subtracts a predetermined change value from the current set values (projection time, exposure time) for the light projecting unit 11 and the light receiving unit 12 as new set values. Set to 12.
  • the change value may be a constant value or a variable value.
  • control unit 13 sets the value obtained by multiplying the current value of the amount of light projected and received by a coefficient (decrease coefficient) for decreasing the amount of light projected and received as a new setting value, and adjusts the amount of light projected and received.
  • the reduction factor is a value less than "1", for example "0.8". Note that the reduction coefficient can also be changed according to the received light level and the optimum value range. For example, the greater the difference between the received light level and the optimum value range, the smaller the reduction coefficient.
  • step 38 if the received light level is equal to or less than the optimum value range (determination: NO), the controller 13 proceeds to step 40 .
  • the controller 13 increases the amount of light emitted and received.
  • the control unit 13 adds a predetermined change value to the current set values (projection time, exposure time) for the light projecting unit 11 and the light receiving unit 12 as new set values. Set to 12.
  • the change value may be a constant value or a variable value.
  • the change value for decreasing the amount of projected and received light and the changed value for increasing the amount of projected and received light may be the same value or may be different.
  • control unit 13 sets the value obtained by multiplying the current value of the amount of light projected and received by a coefficient (increase coefficient) for increasing the amount of light projected and received as a new amount of light projected and received.
  • the increase factor is a value greater than "1", such as "1.2". Note that the increase coefficient can also be changed according to the received light level and the optimum value range. For example, the larger the difference between the received light level and the optimum value range, the larger the increase coefficient.
  • 6 and 7 show received light waveforms in the image sensor 12a.
  • the horizontal axis represents the cell position of the light receiving cell 12s
  • the vertical axis represents the amount of received light (light receiving level).
  • the hatched area H1 indicates the optimum value range for the object W with a large amount of reflection.
  • the hatched area H2 indicates the optimum value range for the object W with a small amount of reflection.
  • the optimum value range may be the same amount of received light.
  • received light waveforms F11 and F21 indicated by solid lines indicate waveforms suitable for peak position detection.
  • Received light waveforms F12 and F22 indicated by dashed-dotted lines indicate when the received light amount (received light level) is lower than the optimum value range.
  • the manipulated variable the amount of projected light and the amount of received light
  • Received light waveforms F13 and F23 indicated by two-dot chain lines indicate when the amount of received light (received light level) is higher than the optimum value range.
  • the manipulated variable (the amount of projected light and the amount of received light) is decreased so as to approach the received light waveforms F11 and F21.
  • the linear portion indicates that the amount of received light is saturated in many light receiving cells 12s.
  • the area H21 indicates the optimum value range of the amount of received light
  • the area H22 indicates the range of saturated state
  • the area H23 indicates the range of insufficient amount of received light.
  • a range between the region H22 and the region H23 corresponds to the first range.
  • the first range is a range that is larger than the second level (predetermined value X2) of the received light level and smaller than the first level (predetermined value X1) of the received light level.
  • the first range is set larger than the region H21, that is, the optimal value range of the received light amount (light received level).
  • a point P11 indicates the light projection time when the portion WB of the object W2 shown in FIG. 5 is measured.
  • a point P12 indicates the optimum light projection time for the part WA.
  • the part WA of the object W2 to be detected shown in FIG. 5 is measured.
  • the portion WA since the portion WA has a high reflectance, the amount of light received is saturated as indicated by point P21.
  • the amount of received light is gradually decreased by repeating feedback control as shown at points P21, P22, and P23 shown in FIG. 9, and is within the optimum value range.
  • the amount of received light (received light level) at point P21 shown in FIG. 8 is saturated, so the light projection time is adjusted by one adjustment using the first adjustment value.
  • the control unit 13 obtains the light reception level from the image signal S12 by A/D conversion (analog-digital conversion), for example.
  • this light receiving level is the maximum value of the input range (maximum value of A/D conversion)
  • the light receiving cell 12s is a saturated cell.
  • the control unit 13 counts the number of saturated cells and determines whether or not the count value (the number of saturated cells) is equal to or greater than a predetermined value N.
  • the predetermined value N is set corresponding to a received light level that can be brought close to the optimum value range in a short time in feedback control that increases or decreases the amount of received light in a stepwise manner.
  • the received light level (the amount of received light) can be made smaller than the saturation value by several times of feedback control, and can be brought within the optimum value range or close to the optimum value range.
  • the amount of received light is saturated at time T21.
  • Time T22 shows the received light waveform after several times of feedback control. In this case, the received light level is in a saturated state.
  • Time T23 shows the received light waveform after several times of feedback control.
  • the peak value is higher than the optimum value range. However, since the peak value is known, the peak of the received light waveform is set within the optimum value range, as in the received light waveform shown at time T24. In this way, it takes time to bring the amount of received light (the level of received light) closer to the optimum value range.
  • the displacement sensor 10 of the present embodiment uses the first adjustment value stored in the storage unit 14 when the number of saturated cells is equal to or greater than the predetermined number N, so that the operation amount (the amount of light emitted and the amount of received light) can be easily adjusted to the optimum value. It can be within the range or close to the optimal value range.
  • the adjustment time can be shortened. Then, stable measurement results can be obtained in a short time.
  • FIG. 10 shows the measurement state and received light waveforms when conveying a plurality of objects W2 to be detected. At times T11, T12, T13, T14, and T15, the area WA, the area WB, the transport path, the area WA, and the area WB are measured.
  • the control unit 13 uses the second adjustment value to increase the amount of received light in the received light waveform, as shown at time T12+1.
  • the control unit 13 can measure the region WB based on this received light waveform.
  • the control unit 13 uses the first adjustment value to decrease the amount of received light in the received light waveform, as shown at time T14+1. Based on this received light waveform, the control unit 13 can measure the site WA.
  • the control unit 13 sets the first adjustment value and the second adjustment value by tuning the amount of light emitted and received, and stores them in the storage unit 14 . Therefore, in the tuning process, the first adjustment value and the second adjustment value can be easily set by setting the object W2 to be detected.
  • the control unit 13 causes the storage unit 14 to store the adjustment values adjusted by the feedback control as the first adjustment value and the second adjustment value in the process of tuning the amount of light emitted and received. Therefore, it is possible to easily set and store the first adjustment value and the second adjustment value suitable for the workpiece when performing feedback control.
  • the displacement sensor 10 includes a light projecting section 11 including a light projecting element 11a, a light receiving section 12 including an image sensor 12a, a control section 13, and a storage section .
  • the light receiving unit 12 outputs an image signal S12 corresponding to the reflected light L2 from the object W received by the image sensor 12a.
  • the control unit 13 Based on the light receiving level of the image signal S12 output from the light receiving unit 12, the control unit 13 performs feedback control to adjust the operation amount including at least one of the amount of light projected by the light projecting element 11a and the amount of light received by the image sensor 12a. Run.
  • the control unit 13 executes feedback control when the light reception level is within the first range.
  • the control unit 13 adjusts the operation amount using the first adjustment value and the second adjustment value stored in the storage unit 14 when it is equal to or greater than the predetermined value X1 which is larger than the first range or equal to or smaller than the predetermined value X2 which is smaller than the first range. .
  • the amount of received light is adjusted by adjusting the operation amount, that is, at least one of the amount of light emitted and the amount of received light, using the first adjustment value and the second adjustment value stored in the storage unit 14. can be shortened.
  • the control unit 13 sets the first adjustment value and the second adjustment value by tuning the amount of light emitted and received, and stores them in the storage unit 14 . Therefore, in the tuning process, the first adjustment value and the second adjustment value can be easily set by setting the object W2 to be detected.
  • the control unit 13 causes the storage unit 14 to store the adjustment values adjusted by the feedback control as the first adjustment value and the second adjustment value in the process of tuning the amount of light emitted and received. Therefore, it is possible to easily set and store the first adjustment value and the second adjustment value suitable for the workpiece when performing feedback control.
  • the control unit 13 adjusts the set light projection time for the light projection unit 11 . This makes it possible to easily adjust the amount of light projected by the light projecting element 11a.
  • the control section 13 adjusts the set exposure time for the light receiving section 12 . This makes it possible to easily adjust the amount of light received by the image sensor 12a.
  • the detection object W2 having the parts WA and WB is used, but the detection object may have either one of the parts WA and WB.
  • the object to be detected may be made of a material with a low reflectance
  • the transport line for conveying the object and the tape holding the object may be made of a material with a high reflectance. Even in such a case, it is possible to shorten the time for adjusting the amount of received light, as in the above-described embodiment.
  • the object to be detected may have a plurality of at least one of the parts WA and WB. Further, the object to be detected may have at least one or more portions having a reflectance different from that of the portions WA and WB.
  • All features disclosed in the specification and/or claims are for the purposes of the original disclosure and claimed independently of any combination of features in the embodiments and/or claims. They are intended to be disclosed separately and independently of each other for the purpose of limiting the scope of the invention.
  • Statements representing all numerical ranges or collections of elements are for the purposes of the initial disclosure and for the purposes of limiting the claimed invention, and specifically as limitations on numerical ranges, all possible Intermediate values or intermediate components are disclosed.

Landscapes

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Abstract

変位センサ（１０）は、投光素子（１１ａ）を含む投光部（１１）と、イメージセンサ（１２ａ）を含む受光部と、制御部（１３）と、記憶部（１４）とを備える。受光部（１２）は、イメージセンサ（１２ａ）が受光する被検出物（Ｗ）からの反射光（Ｌ２）に応じた画像信号（Ｓ１２）を出力する。制御部（１３）は、受光部から出力される画像信号（Ｓ１２）の受光レベルに基づいて、投光素子（１１ａ）の投光量およびイメージセンサ（１２ａ）の受光量の少なくとも１つを含む操作量を調整するフィードバック制御を実行する。制御部（１３）は、受光レベルが第１範囲のときはフィードバック制御を実行する。制御部（１３）は、第１範囲より大きな所定値（Ｘ１）以上、または第１範囲より小さな所定値（Ｘ２）以下のときは、記憶部（１４）に記憶した第１調整値、第２調整値により操作量を調整する。

Description

変位センサ
　本開示は、変位センサに関する。
　従来、変位センサとして、測定する対象物の変位や表面形状等を三角測量の原理を用いて測定するものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。この種の変位センサは、投光部から光を対象物に照射させて、その対象物からの反射光をイメージセンサ等の受光部にて受光し、その受光信号から得られる測定値信号を出力して対象物の変位や表面形状等の測定を行うものである。
特開２０１３－０１１５６６号公報
　ところで、対象物の測定部位毎で反射率が急変するような場合では、フィードバック調整を複数回行った後でやっと受光量が安定してくるため、複数回のフィードバック調整を経ての測定が必要となる。しかしながら、単純に複数回のフィードバック調整を行う構成としただけでは、受光量が安定するまでの調整時間がかかり、その過渡期において正確な測定結果が得られない虞があった。
　本開示の一態様による変位センサは、被検出物に投光する投光素子と、前記投光素子を制御する投光制御回路とを含む投光部と、前記被検出物からの反射光を受光するイメージセンサと、前記イメージセンサを制御する受光制御回路とを含み、前記イメージセンサが受光する前記反射光に応じた画像信号を出力する受光部と、前記画像信号の受光レベルに基づいて、前記投光素子の投光量および前記イメージセンサの受光量の少なくとも１つを含む操作量を調整するフィードバック制御を実行する制御部と、前記操作量に対する調整値を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記受光レベルが第１範囲内のときは前記フィードバック制御を行い、前記受光レベルが前記第１範囲よりも大きな第１レベル以上、または前記第１範囲よりも小さな第２レベル以下のときは、前記記憶部に記憶した前記調整値により前記操作量を調整する。
　本開示の一態様によれば、調整時間を短縮することができる変位センサを提供することができる。
図１は、変位センサの電気的構成を示すブロック図である。 図２は、投受光量フィードバック制御のフローチャートである。 図３は、投受光量のチューニング処理のフローチャートである。 図４は、変位センサの動作を示す説明図である。 図５は、変位センサの動作を示す説明図である。 図６は、変位センサの処理を示す説明図である。 図７は、変位センサの処理を示す説明図である。 図８は、変位センサの処理を示す説明図である。 図９は、変位センサの処理を示す説明図である。 図１０は、変位センサの処理を示す説明図である。 図１１は、変位センサの処理を示す説明図である。
　以下、一実施形態を添付図面にしたがって説明する。
　図１に示す変位センサ１０は、検出光Ｌ１を被検出物Ｗに投光し、被検出物Ｗの変位や形状等を検出するものである。
　図１に示すように、変位センサ１０は、投光部１１、受光部１２、制御部１３、記憶部１４、入出力部１５を有している。
　投光部１１は、投光素子１１ａと投光制御回路１１ｂとを含む。受光部１２は、イメージセンサ１２ａと受光制御回路１２ｂとを含む。投光素子１１ａは、被検出物Ｗに向けて検出光Ｌ１を投光するものである。投光素子１１ａは、たとえばレーザダイオードである。投光制御回路１１ｂは、投光素子１１ａを制御する。投光素子１１ａから投光された検出光Ｌ１は、被検出物Ｗにて反射する。その反射光Ｌ２は、受光部１２のイメージセンサ１２ａに入射する。
　図４、図５に示すように、イメージセンサ１２ａは、複数の受光セル１２ｓを有する。本実施形態のイメージセンサ１２ａは、ＣＭＯＳイメージセンサである。なお、イメージセンサ１２ａとして、ＣＣＤイメージセンサ、ＰＳＤ等の複数の受光セル１２ｓを有する素子を用いることができる。イメージセンサ１２ａは、各受光セル１２ｓにて受光した反射光Ｌ２を、その反射光Ｌ２の受光量に応じた電圧レベルの電気信号に変換して出力する。
　受光制御回路１２ｂは、イメージセンサ１２ａを制御する。受光制御回路１２ｂは、イメージセンサ１２ａから出力される電気信号、つまりイメージセンサ１２ａが受光する反射光Ｌ２の光量に応じた画像信号Ｓ１２を生成する。受光部１２は、その画像信号Ｓ１２を出力する。画像信号Ｓ１２は、イメージセンサ１２ａの各受光セル１２ｓにおける受光レベルを含む。受光レベルは各受光セル１２ｓにおける受光量に比例した値である。つまり、画像信号Ｓ１２は、イメージセンサ１２ａの受光面における受光量分布に相当する時系列の信号（受光波形）である。
　制御部１３は、受光部１２からの画像信号Ｓ１２に基づいて、イメージセンサ１２ａにおける反射光Ｌ２の受光中心位置を検出する。そして、制御部１３は、その受光中心位置から被検出物Ｗの変位量を測定する。
　図４に示すように、変位センサ１０は、投光レンズ２１及び受光レンズ２２を有している。投光素子１１ａから投光される検出光Ｌ１は、投光レンズ２１を透過して被検出物Ｗに照射される。被検出物Ｗにて反射した反射光Ｌ２は、受光レンズ２２を透過してイメージセンサ１２ａに入射する。イメージセンサ１２ａは、複数の受光セル１２ｓを有している。
　制御部１３は、実線で示す被検出物Ｗによる反射光Ｌ２の受光中心位置Ｏ１を検出する。たとえば、制御部１３は、画像信号Ｓ１２において最大となる受光レベル（受光量）の受光セル１２ｓの位置を受光中心位置Ｏ１として検出する。また、制御部１３は、画像信号Ｓ１２において、複数の受光セル１２ｓの受光量が飽和値である場合、飽和値となる複数の受光セル１２ｓの位置を受光中心位置Ｏ１として検出する。
　次に、被検出物Ｗが一点鎖線にて示す位置に変位した場合、その被検出物Ｗによる反射光Ｌ２は、イメージセンサ１２ａにおいて、実線で示す反射光Ｌ２と異なる位置に入射する。つまり、受光中心位置Ｏ２は、変位センサ１０から被検出物Ｗの表面までの距離に応じて変化する。制御部１３は、この反射光Ｌ２の受光中心位置Ｏ２を検出する。これら受光中心位置Ｏ１，Ｏ２の差が、被検出物Ｗの変位量に対応する。なお、変位センサ１０に対して被検出物Ｗを検出光Ｌ１の光軸と直交する方向に相対移動させることにより、被検出物Ｗの有無や被検出物Ｗの表面形状、等を検出することもできる。
　入出力部１５は、変位センサ１０に接続される外部機器との間で通信可能に構成されている。通信は、有線通信または無線通信である。入出力部１５は、たとえば制御部１３における検出結果を外部機器に向けて送信する。また、入出力部１５は、変位センサ１０に対する制御信号、設定値、等を受信する。
　記憶部１４は、制御部１３の各種の処理動作を行う際の各種の情報を記憶する。記憶部１４に記憶される情報は、変位センサ１０における設定値、変更値を含む。設定値、変更値は、投光素子１１ａにおける投光量、イメージセンサ１２ａにおける受光量を調整するための値である。投光量を調整する値として、たとえば、投光素子１１ａを駆動する投光時間、投光素子１１ａに供給する駆動電圧、等を含む。受光量を調整する値として、たとえば、受光部１２における露光時間、受光部１２から出力される信号を増幅する増幅率、等を含む。また、設定値、変更値は、初期値、外部機器から受信した値、ティーチング処理により設定した値、等を含む。
　制御部１３は、イメージセンサ１２ａからの画像信号Ｓ１２に基づいて、投光素子１１ａの投光量（投光時間）、イメージセンサ１２ａの受光量（露光時間）を調整する投受光量フィードバック制御を行う機能を有している。イメージセンサ１２ａにおける反射光Ｌ２の受光量は、被検出物Ｗの表面における反射の状態に応じて変化する。上述したように、制御部１３は、イメージセンサ１２ａにおいて反射光Ｌ２を受光する受光中心位置を検出する。イメージセンサ１２ａにおける受光量が多いまたは少ない場合、検出する受光中心位置に誤差が生じる場合がある。このため、制御部１３は、受光量を最適値範囲（基準範囲）内とするように、投受光量を調整する。
　投光量の調整は、投光素子１１ａから検出光Ｌ１を出射する投光時間により調整することができる。投光制御回路１１ｂは、投光素子１１ａを間欠的に駆動し、検出光Ｌ１をパルス状とする。検出光Ｌ１を出射する時間が長いほど、投光量が多くなる。制御部１３は、投光時間を投光制御回路１１ｂに対して設定する。
　受光量の調整は、イメージセンサ１２ａが反射光Ｌ２を入射させる露光時間により調整することができる。受光制御回路１２ｂは、イメージセンサ１２ａが間欠的に露光するようにイメージセンサ１２ａを制御する。露光時間を長くすると、イメージセンサ１２ａへ反射光Ｌ２が入射している時間が長くなる、つまり受光量が多くなる。制御部１３は、露光時間を受光制御回路１２ｂに対して設定する。
　また、制御部１３は、チューニング処理を実行する機能を有している。チューニング処理は、たとえば、図５に示す被検出物Ｗ２に対する調整値を記憶する処理である。被検出物Ｗ２は、反射率が互いに異なる複数の部分を有し、反射率が不均一なものである。具体的には、被検出物Ｗ２は、高反射率の材料（例えばアルミなどの金属）からなる部位ＷＡと、低反射率の材料（例えば黒色樹脂）からなる部位ＷＢとを有する。
　このような被検出物Ｗ２において、測定部分が高反射率の部位ＷＡから低反射率の部位ＷＢに変更された最初の測定では、受光レベルが過小となる場合がある。このような被検出物Ｗ２について、チューニング処理において、制御部１３は、イメージセンサ１２ａにおける受光量を最適値範囲に近づけるように設定した値を第１調整値として記憶部１４に記憶する。したがって、受光レベルが過大となった場合、記憶部１４に記憶した第１調整値にて操作量、つまり投光量と受光量の少なくとも１つを調整することにより、受光量調整にかかる時間が短くできる。
　また、被検出物Ｗ２において、測定部分が低反射率の部位ＷＢから高反射率の部位ＷＡに変更された最初の測定では、測定部分の反射率が急変し、受光レベルが過大となる場合がある。このような被検出物Ｗ２について、チューニング処理において、制御部１３は、イメージセンサ１２ａにおける受光量を最適値範囲に近づけるように設定した値を第２調整値として記憶部１４に記憶する。したがって、受光レベルが過小となった場合、記憶部１４に記憶した第２調整値にて操作量、つまり投光量と受光量の少なくとも１つを調整することにより、受光量調整にかかる時間が短くできる。
　［チューニング処理］
　図３は、投受光量のチューニング処理を示す。
　先ず、ステップ５１において、１つ目のワークをセットする。１つ目のワークは、高反射率のワークである。たとえば、図５に示す被検出物Ｗ２の部位ＷＡを１つ目のワークとしてセットする。
　次に、ステップ５２において、制御部１３は、１つ目のワーク受光量に対してフィードバック制御を実施する。
　次に、ステップ５３において、制御部１３は、受光レベルに基づいて、受光量が最適値か否かを判定する。つまり、制御部１３は、ステップ５２のフィードバック制御により調整した受光量が最適値か否かを判定する。受光量が最適値である場合（判定：ＹＥＳ）、ステップ５４へ移行する。
　ステップ５４において、制御部１３は、調整した受光量に対応する受光レベルを１つ目ワークの調整値（第１調整値）として保存する。たとえば、制御部１３は、第１調整値を図１の記憶部１４に記憶する。
　次に、ステップ５５において、２つ目のワークをセットする。２つ目のワークは、低反射率のワークである。たとえば、図５に示す被検出物Ｗ２の部位ＷＢを２つ目のワークとしてセットする。
　次に、ステップ５６において、制御部１３は、２つ目のワーク受光量に対してフィードバック制御を実施する。
　次に、ステップ５７において、制御部１３は、受光レベルに基づいて受光量が最適値か否かを判定する。つまり、制御部１３は、ステップ５６のフィードバック制御により調整した受光量が最適値か否かを判定する。受光量が最適値である場合（判定：ＹＥＳ）、ステップ５８へ移行する。
　ステップ５８において、制御部１３は、調整した受光量に対応する受光レベルを２つ目ワークの調整値（第２調整値）として保存する。たとえば、制御部１３は、第２調整値を図１の記憶部１４に記憶する。
　そして、制御部１３は、チューニング処理を終了する。
　制御部１３は、ステップ５３において受光量が最適値ではない場合（判定：ＮＯ）、ステップ５９へ移行する。ステップ５９において、制御部１３は、受光量の調整が可能か否かを判定する。受光量の調整が可能な場合（判定：ＹＥＳ）、制御部１３は、ステップ５２に移行し、フィードバック制御を実施する。一方、受光量の調整が可能ではない場合（判定：ＮＯ）、制御部１３は、ステップ６０に移行し、エラー処理を実行し、処理を終了する。たとえば、制御部１３は、エラー終了処理において、受光量調整が不可能である旨、第１調整値が記憶できなかった旨、等を図１の入出力部１５を介して通知する。なお、エラー終了処理において、図示しない表示部にエラーである旨を表示するようにしてもよい。
　また、制御部１３は、ステップ５７において受光量が最適値ではない場合（判定：ＮＯ）、ステップ６１へ移行する。ステップ６１において、制御部１３は、受光量の調整が可能か否かを判定する。受光量の調整が可能な場合（判定：ＹＥＳ）、制御部１３は、ステップ５６に移行し、フィードバック制御を実施する。一方、受光量の調整が可能ではない場合（判定：ＮＯ）、制御部１３は、ステップ６２に移行し、エラー処理を実行し、処理を終了する。たとえば、制御部１３は、エラー終了処理において、受光量調整が不可能である旨、第２調整値が記憶できなかった旨、等を図１の入出力部１５を介して通知する。なお、エラー終了処理において、図示しない表示部にエラーである旨を表示するようにしてもよい。
　［投受光量フィードバック制御］
　図２は、投受光量フィードバック制御を示す。
　先ず、ステップ３１において、制御部１３は、受光レベルを取得する。
　次に、ステップ３２において、制御部１３は、受光レベルに基づいて受光量が最適値範囲内か否かを判定する。受光量が最適値範囲内の場合（判定：ＹＥＳ）、制御部１３は、ステップ３１に移行する。一方、受光量が最適値範囲内ではない場合（判定ＮＯ）、制御部１３は、ステップ３３に移行する。
　ステップ３３において、制御部１３は、チューニング有効か否かを判定する。たとえば、図１に示す記憶部１４には、モード情報が記憶されている。モード情報は、チューニングが有効か無効かを示す情報（フラグ）を含む。制御部１３は、モード情報に基づいて、チューニング有効か否かを判定する。制御部１３は、チューニング有効の場合（判定：ＹＥＳ）にステップ３４に移行し、チューニング有効ではない場合（判定：ＮＯ）にステップ３８に移行する。なお、制御部１３は、図１に示す記憶部１４において、第１調整値と第２調整値の少なくとも一方が所定の値の場合に、チューニングが無効と判定するようにしてもよい。所定の値は、たとえば、第１調整値および第２調整値として設定され得ない値、例えば「０」を用いることができる。
　ステップ３４において、制御部１３は、受光レベルが所定値Ｘ１以上か否かを判定する。所定値Ｘ１は、最適値範囲よりも大きな第１レベルである。この第１レベルは、飽和レベルまたは飽和レベルに近いレベルである。受光レベルが所定値Ｘ１以上の場合（判定：ＹＥＳ）、制御部１３は、ステップ３５に移行する。
　ステップ３５において、制御部１３は、投受光量調整を行う。このとき、制御部１３は、飽和時設定値、つまり高反射率のワークを用いて設定した第１調整値を用いる。制御部１３は、図１に示す記憶部１４から第１調整値を読み出し、投光部１１に対する投光量調整と、受光部１２に対する受光量調整と、を行う。第１調整値は、操作量として投光量と受光量の少なくとも一方を調整する調整値を含む。制御部１３は、第１調整値により、投受光量調整を行う。
　投受光量調整を行うと、制御部１３は、ステップ３１に移行する。
　ステップ３４において、受光レベルが所定値Ｘ１未満の場合（判定：ＮＯ）、制御部１３は、ステップ３６に移行する。
　ステップ３６において、制御部１３は、受光レベルが所定値Ｘ２以下か否かを判定する。所定値Ｘ２は、最適値範囲よりも小さな第２レベルである。この第２レベルは、ゼロレベルに近いレベルである。受光レベルが所定値Ｘ２以下の場合（判定：ＹＥＳ）、制御部１３は、ステップ３７に移行する。
　ステップ３７において、制御部１３は、投受光量調整を行う。このとき、制御部１３は、受光量なし設定値、つまり低反射率のワークを用いて設定した第２調整値を用いる。制御部１３は、図１に示す記憶部１４から第２調整値を読み出し、投光部１１に対する投光量調整と、受光部１２に対する受光量調整とを行う。第２調整値は、操作量として投光量と受光量の少なくとも一方を調整する調整値を含む。制御部１３は、第２調整値により、投受光量調整を行う。
　投受光量調整を行うと、制御部１３は、ステップ３１に移行する。
　ステップ３６において、受光レベルが所定値Ｘ２以下ではない場合（判定：ＮＯ）、制御部１３はステップ３８に移行する。
　ステップ３８において、制御部１３は、受光レベルが最適値範囲より大きいか否かを判定する。受光レベルが最適値範囲より大きい場合（判定：ＹＥＳ）、制御部１３は、ステップ３９に移行する。
　ステップ３９において、制御部１３は、投受光量減とする。たとえば、制御部１３は、投光部１１と受光部１２に対する現在の設定値（投光時間、露光時間）から所定の変更値を減算した結果を新たな設定値として投光部１１と受光部１２に設定する。変更値は、一定の値であってもよく、可変された値であってもよい。
　また、制御部１３は、投受光量の現在値に対して投受光量を減少させる係数（減少係数）を乗算した結果の値を新たな設定値として設定し、投受光量を調整する。減少係数は、たとえば「０．８」のように、「１」未満の値である。なお、減少係数は、受光レベルと最適値範囲に応じて変更することもできる。たとえば、受光レベルと最適値範囲との差が大きいほど減少係数を小さくする。そして、制御部１３は、投受光量を減少させると、ステップ３１に移行する。
　一方、ステップ３８において、受光レベルが最適値範囲以下である場合（判定：ＮＯ）、制御部１３は、ステップ４０に移行する。
　ステップ４０において、制御部１３は、投受光量増とする。たとえば、制御部１３は、投光部１１および受光部１２に対する現在の設定値（投光時間、露光時間）に所定の変更値を加算した結果を新たな設定値として投光部１１と受光部１２に設定する。変更値は、一定の値であってもよく、可変された値であってもよい。なお、投受光量減とするときの変更値と投受光量増とするときの変更値は同じ値であってもよく、また異なっていてもよい。
　また、制御部１３は、投受光量の現在値に対して投受光量を増加させる係数（増加係数）を乗算した結果の値を新たな投受光量として設定する。増加係数は、たとえば「１．２」のように、「１」より大きい値である。なお、増加係数は、受光レベルと最適値範囲に応じて変更することもできる。たとえば、受光レベルと最適値範囲との差が大きいほど増加係数を大きくする。そして、制御部１３は、投受光量を増加させると、ステップ３１に移行する。
　（作用）
　次に、本実施形態の変位センサ１０の作用を説明する。
　図６、図７は、イメージセンサ１２ａにおける受光波形を示す。図６、図７において、横軸は受光セル１２ｓのセル位置、縦軸は受光量（受光レベル）である。図６において、ハッチングを付した領域Ｈ１は、反射量が多い被検出物Ｗに対する最適値範囲を示す。図７において、ハッチングを付した領域Ｈ２は、反射量が少ない被検出物Ｗに対する最適値範囲を示す。なお、最適値範囲は、同じ受光量であってもよい。
　図６、図７において、実線で示す受光波形Ｆ１１，Ｆ２１は、ピーク位置の検出に適した波形を示す。一点鎖線で示す受光波形Ｆ１２，Ｆ２２は、受光量（受光レベル）が最適値範囲よりも低いときを示す。この場合、受光波形Ｆ１１，Ｆ２１に近づけるように操作量（投光量、受光量）を増加させる。二点鎖線で示す受光波形Ｆ１３，Ｆ２３は、受光量（受光レベル）が最適値範囲よりも高いときを示す。この場合、受光波形Ｆ１１，Ｆ２１に近づけるように操作量（投光量、受光量）を減少させる。図６に示す受光波形Ｆ１３において、直線状の部分は、多くの受光セル１２ｓにおいて受光量が飽和していることを示している。
　図８、図９は、被検出物Ｗの反射率と調整値との関係を示す。なお、図８、図９は、調整値として投光時間の調整を用いた場合を示す。図８、図９において、領域Ｈ２１は受光量の最適値範囲、領域Ｈ２２は飽和状態の範囲、領域Ｈ２３は受光量不足の範囲を示す。領域Ｈ２２と領域Ｈ２３との間の範囲が第１範囲に相当する。一例では、第１範囲は、受光レベルの第２レベル（所定値Ｘ２）よりも大きく且つ受光レベルの第１レベル（所定値Ｘ１）よりも小さい範囲である。一例では、第１範囲は、領域Ｈ２１、つまり受光量（受光レベル）の最適値範囲より大きく設定される。
　図８、図９において、点Ｐ１１は、図５に示す被検出物Ｗ２の部位ＷＢを測定したときの投光時間を示す。点Ｐ１２は、部位ＷＡに対して最適な投光時間を示す。この調整状態において、次に、図５に示す被検出物Ｗ２の部位ＷＡを測定する。この場合、部位ＷＡは高反射率であるため、点Ｐ２１に示すように、受光量は飽和状態となる。
　フィードバック制御のみを実施する場合、図９に示す点Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３のように、フィードバック制御を繰り返すことによって受光量を徐々に減少させ、最適値範囲内とする。一方、本実施形態の変位センサ１０では、図８に示す点Ｐ２１の受光量（受光レベル）が飽和しているため、第１調整値により１回の調整で投光時間を調整する。
　制御部１３は、たとえばＡ／Ｄ変換（アナログ－デジタル変換）にて画像信号Ｓ１２から受光レベルを得る。この受光レベルが入力範囲の最大値（Ａ／Ｄ変換の最大値）である場合、その受光セル１２ｓは飽和セルである。制御部１３は、飽和セルの数をカウントし、そのカウント値（飽和セル数）が所定値Ｎ以上か否かを判定する。所定値Ｎは、受光量をステップ的に増減するフィードバック制御において短時間で最適値範囲に近づけることが可能な受光レベルに対応して設定されている。たとえば、受光量の最大値（ピーク値）が飽和レベルを僅かに超えた場合、数個の受光セル１２ｓが飽和セルとなる。この場合、数回のフィードバック制御によって受光レベル（受光量）を飽和値よりも小さくすることができ、最適値範囲内とする、または最適値範囲に近づけることができる。
　一方、図６の二点鎖線で示す受光波形Ｆ１３のように、飽和セル数が多いと、受光レベルの最大値（ピーク値）が飽和値よりも極めて大きく、フィードバック制御を繰り返しても、飽和値を下回らせることすらできない場合がある。
　図１１に示すように、時刻Ｔ２１において受光量が飽和している。時刻Ｔ２２は、数回のフィードバック制御の後の受光波形を示す。この場合、受光レベルは飽和している状態にある。時刻Ｔ２３は、更に数回のフィードバック制御の後の受光波形を示す。この受光波形においても、ピーク値は最適値範囲よりも高い。しかし、ピーク値が判るため、時刻Ｔ２４にて示す受光波形のように、受光波形のピークを最適値範囲内とする。このように、受光量（受光レベル）を最適値範囲に近づけるのに時間を要する。
　本実施形態の変位センサ１０は、飽和セル数が所定数Ｎ以上の場合に、記憶部１４に記憶した第１調整値を用いることで、操作量（投光量、受光量）を容易に最適値範囲内または最適値範囲に近づけることができる。また、１回の調整により操作量（投光量、受光量）を調整できるため、調整時間を短くできる。そして、安定した測定結果を短時間で得られるようになる。
　図１０は、複数の被検出物Ｗ２を搬送する際の測定状態と受光波形とを示す。
　時刻Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５において、部位ＷＡ、部位ＷＢ、搬送路、部位ＷＡ、部位ＷＢを測定する。
　時刻Ｔ１１において部位ＷＡを測定した状態では、時刻Ｔ１２において部位ＷＢを測定する際に光量不足となる。このため、制御部１３は、時刻Ｔ１２＋１に示すように、第２調整値を用いて受光波形の受光量を増加させる。この受光波形により、制御部１３は、部位ＷＢを測定できる。
　次に、時刻Ｔ１３では、被検出物Ｗ２がなく、搬送路による反射光を受光する。
　次に、時刻Ｔ１４では、被検出物Ｗ２の部位ＷＡを測定する。このとき、第２調整値によって受光量を増加させた状態にあるため、部位ＷＡにおける受光波形は飽和状態となる。このため、制御部１３は、時刻Ｔ１４＋１に示すように、第１調整値を用いて受光波形の受光量を減少させる。この受光波形により、制御部１３は、部位ＷＡを測定できる。
　制御部１３は、投受光量のチューニング処理により、第１調整値と第２調整値を設定し、記憶部１４に記憶する。このため、チューニング処理において、検出対象となる被検出物Ｗ２をセットすることにより、容易に第１調整値と第２調整値とを設定することができる。
　制御部１３は、投受光量のチューニング処理において、フィードバック制御によって調整した調整値を第１調整値、第２調整値として記憶部１４に記憶させる。このため、フィードバック制御する際のワークに適した第１調整値、第２調整値を容易に設定して記憶させることができる。
　以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　（１）変位センサ１０は、投光素子１１ａを含む投光部１１と、イメージセンサ１２ａを含む受光部１２と、制御部１３と、記憶部１４とを備える。受光部１２は、イメージセンサ１２ａが受光する被検出物Ｗからの反射光Ｌ２に応じた画像信号Ｓ１２を出力する。制御部１３は、受光部１２から出力される画像信号Ｓ１２の受光レベルに基づいて、投光素子１１ａの投光量およびイメージセンサ１２ａの受光量の少なくとも１つを含む操作量を調整するフィードバック制御を実行する。制御部１３は、受光レベルが第１範囲のときはフィードバック制御を実行する。制御部１３は、第１範囲より大きな所定値Ｘ１以上、または第１範囲より小さな所定値Ｘ２以下のときは、記憶部１４に記憶した第１調整値、第２調整値により操作量を調整する。受光レベルが過大または過小となった場合、記憶部１４に記憶した第１調整値、第２調整値にて操作量、つまり投光量と受光量の少なくとも１つを調整することにより、受光量調整にかかる時間が短くできる。
　（２）制御部１３は、投受光量のチューニング処理により、第１調整値と第２調整値を設定し、記憶部１４に記憶する。このため、チューニング処理において、検出対象となる被検出物Ｗ２をセットすることにより、容易に第１調整値と第２調整値とを設定することができる。
　（３）制御部１３は、投受光量のチューニング処理において、フィードバック制御によって調整した調整値を第１調整値、第２調整値として記憶部１４に記憶させる。このため、フィードバック制御する際のワークに適した第１調整値、第２調整値を容易に設定して記憶させることができる。
　（４）制御部１３は、投光部１１に対して設定投光時間を調整する。これにより、容易に投光素子１１ａの投光量を調整できる。
　（５）制御部１３は、受光部１２に対して設定露光時間を調整する。これにより、容易にイメージセンサ１２ａの受光量を調整できる。
　［変更例］
　実施の形態に関する説明は、本開示に関する変位センサが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示は実施の形態以外に例えば以下に示される実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
　・上記実施形態では、図５に示すように、部位ＷＡ，ＷＢを有する被検出物Ｗ２としたが、部位ＷＡ，ＷＢの何れか一方を有する被検出物としてもよい。たとえば、被検出物は低反射率の材料から構成され、その被検出物を搬送する搬送ラインや被検出物を保持するテープ等が高反射率の材料から構成されているものとしてもよい。このような場合であっても、上記実施形態と同様に、受光量の調整時間を短縮できる。
　・上記実施形態に対して、被検出物は、部位ＷＡ，ＷＢの少なくとも一方を複数備えるものであってもよい。また、被検出物は、部位ＷＡ，ＷＢと異なる反射率の部位を少なくとも１つ以上備えるものであってもよい。
　・明細書及び／又は特許請求の範囲に開示された全ての特徴は、当初の開示の目的のために、ならびに、実施形態及び／又は特許請求の範囲における特徴の組み合わせから独立して特許請求の範囲に記載の発明を限定する目的のために、互いに別個にかつ独立して開示されることを意図したものである。全ての数値範囲又は構成要素の集合を表す記載は、当初の開示の目的のため、ならびに特許請求の範囲に記載の発明を限定する目的のために、特に数値範囲の限定として、全ての可能な中間値又は中間的構成要素を開示するものである。
　１０　変位センサ
　１１　投光部
　１１ａ　投光素子
　１１ｂ　投光制御回路
　１２　受光部
　１２ａ　イメージセンサ
　１２ｂ　受光制御回路
　１２ｓ　受光セル
　１２ｓ１２ｓ　受光セル
　１３　制御部
　１４　記憶部
　１５　入出力部
　Ｓ１２　画像信号
　Ｗ，Ｗ２　被検出物
　ＷＡ　部位
　ＷＢ　部位

Claims (7)

  1. 　被検出物に投光する投光素子と、前記投光素子を制御する投光制御回路とを含む投光部と、
    　前記被検出物からの反射光を受光するイメージセンサと、前記イメージセンサを制御する受光制御回路とを含み、前記イメージセンサが受光する前記反射光に応じた画像信号を出力する受光部と、
    　前記画像信号の受光レベルに基づいて、前記投光素子の投光量および前記イメージセンサの受光量の少なくとも１つを含む操作量を調整するフィードバック制御を実行する制御部と、
    　前記操作量に対する調整値を記憶する記憶部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、
    　前記受光レベルが第１範囲内のときは前記フィードバック制御を行い、
    　前記受光レベルが前記第１範囲よりも大きな第１レベル以上、または前記第１範囲よりも小さな第２レベル以下のときは、前記記憶部に記憶した前記調整値により前記操作量を調整する、
    　変位センサ。
  2. 　前記制御部は、前記フィードバック制御において、前記受光レベルを基準範囲内とするように前記操作量を制御するものであり、前記第１範囲は前記基準範囲より大きく設定されている、請求項１に記載の変位センサ。
  3. 　前記調整値は、前記画像信号が飽和しているときの第１調整値と、前記反射光を受光していないときの第２調整値とを含み、
    　前記画像信号における飽和セル数が所定個数以上のときに前記受光レベルが前記第１レベル以上であると判定して前記第１調整値を前記操作量に設定し、
    　前記受光レベルが所定値以下のときに前記受光レベルが前記第２レベル以下と判定して前記第２調整値を前記操作量に設定する、
    　請求項１または請求項２に記載の変位センサ。
  4. 　前記制御部は、チューニング処理を実行して前記第１調整値と前記第２調整値とを前記記憶部に記憶させる、請求項３に記載の変位センサ。
  5. 　前記制御部は、前記チューニング処理において、
    　第１ワークに対する受光レベルに基づいて前記フィードバック制御を行ったときの調整値を前記第１調整値として前記記憶部に記憶させ、
    　第２ワークに対する受光レベルに基づいて前記フィードバック制御を行ったときの調整値を前記第２調整値として前記記憶部に記憶させる、
    　請求項４に記載の変位センサ。
  6. 　前記投光制御回路は、パルス光を投光するように前記投光素子の投光時間を制御するものであり、
    　前記制御部は、前記投光制御回路に対する前記投光素子の投光時間を調整する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の変位センサ。
  7. 　前記受光制御回路は、前記イメージセンサの露光時間を制御するものであり、
    　前記制御部は、前記イメージセンサの露光時間により前記受光量を調整する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の変位センサ。
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